钢结构在土木工程设计中的应用

朱磊　郭旭东

摘要：本文以钢结构在土木工程设计中的应用为探讨主题，分析了钢结构自身可塑性强、节能环保的特点，与其在土木工程设计应用中的优点与劣势。同时对钢结构在土木工程设计中的钢结构自身质量、性能发挥与油漆涂抹三方面的应用开展分析，以期提升应用有效性，为关注这一类话题的人们提供参考。

关键词：钢结构;土木工程;工程设计

前言：现代的土木工程主要应用两种建筑材料，一种是钢筋混凝土，另一种是钢材料。与传统的钢筋混凝土建筑结构相比，钢结构在质量方面与强度稳定性方面均存在显著优势。随着国家钢产量的逐年增长，社会对装配式结构的需求增多，钢结构在土木工程中愈加得到广泛应用。

一、钢结构特点与应用分析

（一）钢结构可塑性强、节能环保

钢结构由于质地特点具有优越的可塑性、坚韧性。将碳元素加入到钢材中，提高钢的可塑性，在应力作用下，钢材可以良好伸缩。将铁、锰元素加入到钢材中，增加了钢材的坚韧性、承载力。因此在土木工程设计中加入钢结构，可以保证建筑的稳定强度，发挥钢结构性能。同时，钢材料还具有自身重量轻的优势，为土木工程施工运输钢材、搭建作业提供了便利。

钢结构节能环保这一特点使其在土木工程设计中具有独特价值。对钢结构的有效利用，降低了建筑工程施工的环境污染、削弱了传统土木工程对林木资源的需求量。传统的混凝土材料在应用过程中会产生大量的建筑垃圾和噪音污染，对施工工地周围的生活环境带来负面影响，还需要大量林木原材料，危害森林资源，违背了绿色发展的理念。运用钢这种可再生材料，减弱了林业资源负担，提高建筑结构环保性，符合绿色环保的建筑理念。

（二）钢结构在土木工程设计中的应用优点

将钢结构作为建筑设计的框架基础，可以大幅度提高建筑稳定性和总体质量，因此，钢结构在土木工程设计应用中具有一定优势。建筑作业的完成与呈现效果由建筑框架的整体结构决定，将钢结构设计为土木工程中的主体框架结构，可以使建筑稳定性大幅提升。使用不同的钢材用于辅助框架建造，能够促使建筑风格统一又具有特色。同时，钢结构因具有高强度的特性，框架不会轻易变形，当一些大型自然灾害发生时，钢结构建筑具有强大的保护作用，防震、防洪等。

（三）钢结构在土木工程设计中的应用缺点

要在土木工程设计中选择应用钢结构，应考虑到钢结构在建筑施工过程中存在的问题。钢结构技术的应用在实际土木工程施工中操作难度高，步骤复杂，具有危险性，操作不当会为建筑工地的施工安全带来隐患。若施工技术存在问题，钢结构很可能会产生坍塌现象，可变度高。

二、钢结构在土木工程设计中的应用探析

（一）钢结构自身质量

要想提升土木工程设计中选择应用钢结构的合理性，影对钢材自身质量稳定性做严格要求。土木工程设计不仅仅是片面单一的工作流程，而是对建筑建设合理、科学的系统布局。在土木工程项目的施工中，许多因素会对建筑钢结构的稳定性造成影响，其中，钢材自身质量起着最重要的影响。由于现代土木工程项目的逐渐增多，施工开展条件的不断拓宽，存在施工企业单从成本利益方面考虑，忽略钢材质量稳定性，造成施工质量低和施工工地安全事故的问题。因此，在土木工程设计中选择应用钢结构，应对所用钢材的质量做严格要求，对需要的钢材料的稳定性系数做系统说明。

例如，碳素钢与低合金钢的使用，碳素钢的硬度高、强度大，可塑性差，单一使用无法提升建筑施工质量。将碳素钢与低合金钢混合使用作为主体钢材，就可以保证在施工中发挥良好作用。因此，做好钢材料质量研究，明确所用钢材料各项系数，可以有效提高钢结构在土木工程设计中的应用。

（二）重视钢结构性能发挥

为保证钢结构整体性能的稳步发挥，在土木工程设计中应注意对钢结构衔接处，弯角处的特别处理，防止因微小问题对钢结构整体性能带来负面影响，埋下安全隐患。同时，钢结构虽然稳定性强，但防火性能较差，一旦在土木工程设计中应用过多钢结构，工程建设难以达到建筑物消防标准。因此，在土木工程设计中选择应用钢结构时，应考虑其所处环境的温度情况，保证在200℃以下。若忽略了对环境温度的考虑，建筑投入使用后，若发生火灾，温度极易超过这一限度，导致高温环境下钢材性能产生变化，稳定性降低，钢结构发生形变。这样，钢结构建筑的優势不但未发挥出来，还会造成严重的人员经济损失。这要求土木工程设计师在设计建筑项目过程中严格考虑钢结构的应用环境。

（三）对钢结构涂抹油漆

钢与空气中的水分、氧气发生化学反应后，表面会受到腐蚀。因此，钢结构在投入应用后，通常会产生表面被锈蚀的情况。这种情况说明钢结构的性能已发生变化，稳定性降低，无法安全支撑建筑整体结构。因此，在土木工程设计中，应考虑到钢结构的腐蚀问题，对钢结构的运输时间、保存时间、和使用时间做合理预算，提前对钢材做涂抹油漆的工作，对锈蚀的钢材全面清理，及时除锈，尽量避免钢结构被长期锈蚀。

总结：钢结构在土木工程设计中应用愈加广泛，在建筑业发挥自身优势的同时，其存在的问题也不容忽视。提高钢材料的选材质量，根据钢结构特点对其应用环境科学选择，应用中对钢材涂抹油漆，保证钢结构稳定性，对钢结构技术的应用优化处理，为土木工程施工安全与建筑质量奠定坚实基础。

参考文献：

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[2]黄亦聪.关于土木工程施工中钢结构技术的探讨[J].四川水泥，2019（02）：168+170.